化工原理試題及答案

1、化 工原 理試 題 及答案（絕密請(qǐng)勿到處宣揚(yáng)）12月 25 日一、填空題（共 15 空，每空 2 分，共 30 分）1. 一容器真空表讀數(shù)為10 kpa ,當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為100 kpa,則此容器的絕對(duì)壓強(qiáng)和表壓強(qiáng)（以 kpa計(jì)）分別為：（ 90kpa ）和（ -10kpa ）。2. 熱傳導(dǎo)只發(fā)生在固體和（ 靜止 ）的或（滯 ）流動(dòng)的流體中。3. 物體的吸收率越（ 大 ），其輻射能力越（ 大 ）。（填大或小）4. 蒸發(fā)中以（ 二次蒸汽 ）是否再利用而分為單效或多效蒸發(fā)。5. 蒸發(fā)中的溫度差損失主要由溶液中的（ 不揮發(fā)溶質(zhì) ）、液柱的（ 靜壓頭 ）和管路（ 阻力 ）所引起的 沸點(diǎn)升高三部分組成。6

2、. 一容器壓力表讀數(shù)為10 kpa,當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為100 kpa,則此容器的絕對(duì)壓強(qiáng)（以 kpa計(jì)）為：（ 90kpa ）。7. 對(duì)于同種流體，自然對(duì)流時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)比時(shí)的（ 小 ）。（填大或?。?. 物體的吸收率越大，其輻射能力越（ 大 ），所以黑體的輻射能力比灰體的（ 大 ）。（填大或?。?. 蒸發(fā)操作所用的設(shè)備稱為（ 蒸發(fā)器 ）。10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸發(fā)分為（ 單效蒸發(fā) ）和（ 多效蒸發(fā) ）。二、選擇題（共 5 題，每題 2 分，共 10 分）1. 對(duì)吸收操作有利的條件是：（ D ）A. 操作溫度高、壓強(qiáng)高； B. 操作溫度高、壓強(qiáng)低； C. 操作溫度低、壓強(qiáng)低； D. 操作

3、溫度低、壓強(qiáng) 高2. 精餾塔內(nèi)上層塔板液相輕組分濃度較下層塔板（ A ），液相溫度較下層塔板（ ）A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低3. （ D ）是塔內(nèi)氣液兩相總體上呈逆流流動(dòng)，而在每塊塔板上呈均勻的錯(cuò)流流動(dòng)。A. 板式塔的傳質(zhì)意圖； B. 板式塔的設(shè)計(jì)過程； C. 板式塔的恒摩爾流要求； D. 板式塔的設(shè)計(jì)意圖4. 恒定干燥條件是指濕空氣在干燥器內(nèi)的（ C ）及與物料的接觸方式都不變。A. 溫度、焓值、濕度； B. 流速、壓強(qiáng)、濕度； C. 流速、溫度、濕度； D. 溫度、濕度、壓強(qiáng)5. 對(duì)于濕物料的濕含量，下面哪種說法是正確的？（ B ）A. 平衡水一定是自由水

4、； B. 平衡水一定是結(jié)合水； C. 自由水一定是結(jié)合水； D. 自由水一定是非結(jié) 合水6. 當(dāng)二組分液體混合物的相對(duì)揮發(fā)度為（ C ）時(shí)，不能用普通精餾方法分離。當(dāng)相對(duì)揮發(fā)度為（ A ）時(shí)，可以采用精餾方法A. ； 下述說法中錯(cuò)誤的是（ B ）。A .板式塔內(nèi)氣液逐級(jí)接觸，填料塔內(nèi)氣液連續(xù)接觸；B.精儲(chǔ)用板式塔，吸收用填料塔；C.精播既可以用板式塔，又可以用填料塔； D. 填料塔可以避免液泛8 .物料的平衡水分一定是(C )A.非結(jié)合水分；B.自由水分；C.結(jié)合水分；D.臨界水分9 .對(duì)于濕物料的濕含量，下面哪種說法是正確的？ ( B )A.平衡水一定是自由水；B.平衡水一定是結(jié)合水；C.自

5、由水一定是結(jié)合水；D.自由水一定是非結(jié)合水。三.計(jì)算題1.在一列管換熱器中將 15000kg/h油品從20攝氏度加熱到90攝氏度，油品走管內(nèi)管外，加熱介質(zhì) 為130攝氏度的水蒸氣，換熱器有 100根直徑*15mm,長2m的鋼管構(gòu)成，管內(nèi)i =360 W2 / m2 * C ,管外0 =12000W/itf油品的比熱容為 kg* C ,操作條件下的汽化潛熱為2205KJ/Kg ,鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)45W/m*C,若加熱全部冷凝后在飽和溫度下排出的，忽略熱損失和管壁的污垢熱阻。(1)換熱器的熱負(fù)荷？(2)加熱蒸汽的消耗量？(3)總轉(zhuǎn)熱系數(shù)？(4)該換熱器能否滿足生產(chǎn)任務(wù)？解：(1)換熱器的熱負(fù)荷？Q

6、WCCPC(t2 t1) =15000*(90-20)=1995000KJ/h=s(2)加熱蒸汽的消耗量？(3)總轉(zhuǎn)熱系數(shù)？(4)該換熱器能否滿足生產(chǎn)任務(wù)？S n dl 100*3.14*0.015*29.42m2 假設(shè)逆流傳熱因此換熱器最大傳熱效率Q小于實(shí)際所需的傳熱效率Q,所以此換熱器不滿足生產(chǎn)任務(wù)2 .在一連續(xù)精儲(chǔ)中分離苯、甲苯的混合，進(jìn)料量為100kmol/h ,原料液中苯，塔頂播出液中苯的回收率為%塔底播出液中含苯(以上均為摩爾分?jǐn)?shù))，原料液為飽和液體進(jìn)料，笨甲苯的相對(duì)揮發(fā)度 為，回流比為最小回流比的3倍，塔底為主凝器，。(1)播出液及釜?dú)堃沽?2)塔釜產(chǎn)生的蒸汽量及塔頂回流的液體量

7、。(3)離開塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成解：(1)播出液及釜?dú)堃沽?2)塔釜產(chǎn)生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。Rmin(Xd yq)/(yq Xq)當(dāng)原料液位飽和液體進(jìn)料時(shí)q = 1 Xq XfRminxD(1 Xd)/(1 Xf ) / (1)= (3)離開塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成XfXd= y x /1(1)x yXd0.952= x/(1 1.5x) x =3 .一連續(xù)干燥器中，每小時(shí)處理濕物料1000kg經(jīng)干燥后物料含水量有 8嘛至2% (均為濕基)濕度為水/kg ,絕干氣的新鮮空氣經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入干燥器后空氣濕度為水/kg絕干氣。(1)水分蒸發(fā)量(2)新鮮空氣的消耗量。解：(1)水分

8、蒸發(fā)量G G1 *(1 W1) =1000*=920kg/h第一種解方法：G2 G1(1 WA)/(1 W4) 920/(1 0.2) 938.8kg /h W G1 G2 =h=s第二種解方法：代入數(shù)據(jù)解得 W=h(2)新鮮空氣的消耗量。新鮮空氣消耗量：4 .每小時(shí)將15000kg含苯40% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)下同)和甲苯60%的溶液，在連續(xù)精儲(chǔ)塔中進(jìn)行分離，要求釜?dú)堃怪泻讲桓哂?%,塔頂播出液中苯的回收率為%. (p17 1-4)(1)求出播出液和釜?dú)堃旱牧髁考敖M成以及摩爾流量及摩爾分?jǐn)?shù)表示。解：苯的摩爾質(zhì)量為78,甲苯的摩爾質(zhì)量為92進(jìn)料組成xF40/7840/78 60/920.44釜?dú)堃航M

9、成xW2/782/78 98/920.0235原料液的平均摩爾質(zhì)量M F 0.44*780.56*9285.8依題意知Dx / Fx0.971xDxF所以 Dx0.971*175*0.44xD全塔物料衡算 D W F 175DxD WxWFxF 或 DxD 0.0235W 175*0.44聯(lián)立式a、式b、式c,解得D 80.0kmol/h, W 95.0kmol/h, Xd0.9355 .在一單殼程、四管程管殼式換熱器中，用水冷卻熱油，冷水在管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)口溫度為15 C,出口溫度為32C,。熱油在殼方流動(dòng)，進(jìn)口溫度為 20C,出口溫度為 40C,熱油流量為 s,平均比熱容 為(kg*C)。若傳

10、熱的總傳熱系數(shù)為470W/ (itf*C),試求換熱器的傳熱面積。(p236 4-8)K tm解：換熱器傳熱面積可根據(jù)總傳熱速率方程求得，即S Q,換熱器的傳熱量為Q Whcph(T1 T2) =*10 3(120-40)=190kW1-4型管殼式換熱器的對(duì)數(shù)平均溫度差先按逆流計(jì)算，即溫度差校正系數(shù)為：R TLTl120404.17 P 旦一t132 150.16212由圖4-17 (a)中查得： t“ Q 190*103故S K k 470*44.5t132151 t1120 15tm 0.89 ,所以9.1m26.在單效蒸發(fā)器中將每小時(shí)5400kg、20%NaO冰溶液濃縮至50%o原料液溫

11、度為 60C,平均比熱容為KJ/ (kg* C),力口熱蒸汽與二次蒸汽的絕對(duì)壓強(qiáng)分別為400KPa及50KPa,操作條件下溶液的沸點(diǎn)為126 C,總傳熱系數(shù)為 Ka =1560W/ (KJ/ (itf*C)。加熱蒸汽的冷凝飽和水在飽和溫度下排除。熱損 失忽略不計(jì)。試求(1)考慮濃縮熱時(shí)加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽消耗量傳熱面積(2)忽略濃縮熱時(shí) 加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽消耗量若原料液的溫度改為30c及126C,分別求一項(xiàng)。(p310 5-3)解：從附錄分別查出加熱蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有關(guān)參數(shù)如下400kPa:蒸汽的始H=kg,汽化熱r=kg冷凝水的始hw603.61 kJ/kg,溫度T= C5

12、0kPa:蒸汽的始H'=kg,汽化熱r'=,溫度T'= C(1)考慮濃縮熱時(shí)加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽消耗量x0.2蒸發(fā)量 W F(1 -0) 5400(1-) 3240 kJ/kgx10.5由圖5-14查出60 C時(shí)20%NaOHK溶液的始、126 C時(shí)50%NaOHK溶液的始分別為h0210 kJ/kg , h1 =620 kJ/kg用式5-11a求加熱蒸汽消耗量，即D WH' (F W)N Fh0 3240*2644.3 (5400 3240)*620 5400*210 r2318.5一kJ/kg傳熱面積 _ _ 3Q Dr 4102*2138.58772*10 kJ/kg=2437kW所以S024371.56*17.489.78m22取20%勺安全系數(shù)。則 0 1.2*89.78107.7m2(2)忽略濃縮熱時(shí)忽略濃縮熱時(shí)按式5-21計(jì)算加熱蒸汽消耗量。因忽略熱損失，故式 5-21改為c Wr' FCpo(ti to)3240*2304.55400*3.4(12660)D p 4058 kJ/kgr&#